لوسی یک زن ۲۴ ساله آمریکایی است که در تایپه تایوان زندگی و تحصیل می‌کند. دوست پسر او می‌خواهد تا یک محموله کیف را بدست مردی کره‌ای به نام آقای جانگ برساند، اما او مقاومت می‌کند ولی دوست پسرش با دستبند دست او را به کیف می‌بندد و او را مجبور می‌کند تا آن را به آقای جانگ تحویل دهد. لوسی بعد از دیدن افراد جانگ می‌فهمد آن‌ها یک باند خلافکار هستند و او را مجبور می‌کنند تا کیف را که درونش ۴ بسته مواد آبی رنگ است باز کند. جانگ به لوسی پیشنهاد کار می‌دهد و لوسی قبول نمی‌کند، سپس افراد جانگ او را با ضربه‌ای بیهوش می‌کنند. وقتی دوباره به هوش می‌آید می‌فهمد آن‌ها، بدن او را به عنوان یک حامل ماده شیمیایی فوق‌العاده قدرتمند به اسم CPH4، به کار می‌گیرند تا بتوانند این موارد را به صورت غیرقانونی به اروپا منتقل کنند و لوسی به همراه ۳ نفر دیگر حامل این مواد هستند.

در میان سفر، کیسه حاوی CPH4 که در شکم لوسی جاسازی شده بود، در اثر ضربه یکی از قاچاقچیان به شکم او پاره شده و مقدار زیادی از CPH4 در بدن وی پخش می‌شود و باعث فعل و انفعالات غیرعادی در وضعیت زیستی وی می‌شود که به وی این توانایی را می‌دهد که به تدریج تمام ظرفیت اسمی مغز خود را به صورت بالفعل درآورد در اولین گام ظرفیت استفاده از مغزش از ۱۰ درصد معمول به ۲۰ درصد می‌رسد. او قاچاقچیان را از پای درمی‌آورد و به بیمارستان می‌رود و پزشکان را مجبور می‌کند او را جراحی کنند و مواد را از شکم او خارج کنند. دکتر به او می‌گوید CPH4 ماده‌ای است که به میزان خیلی کم جنین در هنگام رشد از بدن مادر دریافت می‌کند و تأثیر خارق‌العاده‌ای دارد، و حالا این نمونه ساخته شده به دست انسان و مصنوعی است.

حالا لوسی توانایی‌های زیادی به دست آورده از جمله او می‌تواند امواج را کنترل کند و با پروفسور ساموئل نورمن ارتباط برقرار می‌کند. پروفسور نورمن کسی است که روی افزایش سطح مغز انسان‌ها تحقیق می‌کند. لوسی که قدرت ارتباط به وسیله امواج را دارد با پروفسور ارتباط برقرار می‌کند و به او می‌گوید من به تدریج ظرفیت استفاده از مغزم افزایش پیدا می‌کند و به پروفسور نورمن می‌گوید من مدتی کمتر از ۲۴ ساعت زنده هستم، اما اکنون توانایی ذهنی زیادی دارم و چه کاری می‌توانم بکنم، پروفسور نورمن به او می‌گوید وظیفه هر سلول انتقال اطلاعات است مانند یک سلول باش و به پیشرفت علم کمک کن. لوسی هم به نورمن می‌گوید در ۱۲ ساعت آینده نزد تو خواهم آمد.

او با پلیسی به نام پیر دل ریو ارتباط برقرار می‌کند و می‌گوید سه بسته مواد مخدر در حال ورود به اروپا است و از او می‌خواهد تا جلوی آن‌ها را بگیرد. او اطلاعات این سه نفر را که از مغز رئیس قاچاقچی‌ها به دست آورده در اختیار پلیس قرار می‌دهد. پلیس‌ها آن‌ها را بازداشت می‌کنند، اما قاچاقچی‌ها موفق می‌شوند مأموران پلیس را از پای درآورند و مواد را از بدن حاملان خارج کنند. در همین حال ظرفیت ذهنی لوسی به طور مداوم افزایش پیدا می‌کند. لوسی که به پاریس رفته است با قدرت خارق‌العاده‌ای که دارد ارتباط خلافکاران با هم را شنود می‌کند و متوجه عملیات آن‌ها می‌شود او با همین قدرت ذهنی خلافکاران را از بین می‌برد و مواد را بدست می‌آورد.

لوسی به ملاقات پروفسور نورمن و همکارانش می‌رود و اطلاعات زیادی در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد. او که به هفتاد درصد از ظرفیت مغزش دست یافته از پروفسور می‌خواهد تا بقیه مواد را به او تزریق کند تا به ۱۰۰ درصد ظرفیت مغزش برسد. پروفسور می‌گوید بشر ظرفیت استفاده از این علم را ندارد و لوسی به او می‌گوید من تمام اطلاعات را در یک کامپیوتر اختیار تو قرار می‌دهم تا تو به تدریج آن را افشا کنی. در همین حال آقای جانگ و سایر تبهکاران تحت فرمان او به دانشگاهی که پروفسور نورمن آنجاست حمله می‌کند و با نیروهای پلیس درگیر می‌شوند. پس از تزریق مواد لوسی به مرور تغییر شکل می‌دهد پس از رسیدن جانگ که رئیس قاچاقچی‌ها است به محل لوسی کاملاً ناپدید شده، جانگ می‌پرسد او کجاست اما کسی نمی‌داند، در همین حال پیر دل ریو سر می‌رسد و جانگ را می‌کشد. وقتی که او می‌پرسد لوسی کجاست پیامی روی موبایلش می‌بیند که می‌گوید من همه جا هستم، کامپیوتری که لوسی ساخته یک فلش مموری حاوی اطلاعات هم در اختیار پروفسور نورمن قرار می‌دهد.....